空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、題 目：空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)64內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要空調(diào)溫度控制過(guò)去一直依賴溫控電動(dòng)閥，電動(dòng)閥可與溫控器配套使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)供暖通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中冷熱水的開關(guān)控制。由于我國(guó)工業(yè)水質(zhì)很多是含ca2+、mg2+、coo2-等離子濃度很高的硬水，在溫度變化的空調(diào)管道中極易結(jié)垢，造成電動(dòng)閥早期即失效損壞。另外，人們還常采用三速風(fēng)機(jī)盤管代替溫控電動(dòng)閥進(jìn)行調(diào)溫，它是通過(guò)手動(dòng)開關(guān)調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)速來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)溫，不能自動(dòng)控溫，這就不可避免的發(fā)生低負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)溫度超調(diào)而造成能源的浪費(fèi)。本次設(shè)計(jì)的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)中，首先通過(guò)溫度傳感器ds18b20對(duì)空氣進(jìn)行溫度采集，將采集到的溫度

2、信號(hào)傳輸給單片機(jī)at89c51，由單片機(jī)控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)的加熱或降溫程序?qū)諝膺M(jìn)行處理，從而模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況。關(guān)鍵詞：空調(diào)溫度控制系統(tǒng)；溫控電動(dòng)閥；單片機(jī)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）air-conditioning temperature control system designabstractair-conditioning temperature control has been depended on electric valve, electric valve can be used with matching

3、 thermostat realize heating ventilation and air conditioning systems in hot and cold water control switch. because many of china's industrial water containing ca2 +, mg2 +, coo2-such as the hard water ions in high concentrations in the temperature of the air-conditioning pipes vulnerable to scal

4、ing, resulting in the early stage of electrical failure damaged valve. in addition, it is also often used in place of three-speed fan coil thermostat temperature control for electric valve, which is adjusted by manually switch the fan speed to achieve the thermostat can not be automatic temperature

5、control, which inevitably occurs when low-load temperature overshoot caused by the waste of energy. the design of air-conditioning temperature control system, first of all through the temperature sensor ds18b20 collection of air temperature, the temperature will be collected to the single-chip signa

6、l transmission at89c51, controlled by the single-chip display, and compare the collected temperature and set temperature is line, and then drive the heating or air conditioning to cool the air to deal with procedures, which simulate the temperature control unit for air conditioning work.key words: a

7、ir-conditioning temperature control system; temperature-controlled electric valve; single-chip內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）目 錄摘 要iabstractii第一章 引 言11.1 前言11.2 空調(diào)的工作原理11.3 空調(diào)的發(fā)展史31.4 空調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)41.5 總結(jié)5第二章 總體方案設(shè)計(jì)和選擇62.1 總體方案設(shè)計(jì)62.1.1 方案一62.1.2 方案二62.1.3 方案三72.2 總體方案選擇及實(shí)現(xiàn)8第三章 硬件設(shè)計(jì)93.1 硬件各單元方案設(shè)計(jì)與選擇93.1.1 溫度傳感部分93.1.

8、2 數(shù)字顯示部分103.1.3 加熱降溫驅(qū)動(dòng)控制電路113.1.4 鍵盤輸入部分123.2 單元電路設(shè)計(jì)133.2.1 溫度采集電路133.2.2 led顯示電路143.2.3 驅(qū)動(dòng)控制電路183.2.4 鍵盤設(shè)置電路193.2.5 電源電路213.2.6 外部晶振電路223.3 元器件的選擇243.3.1 at89c51簡(jiǎn)介243.3.2 譯碼器cd4511273.4 特殊器件的介紹293.4.1 傳感器的介紹293.4.2 光電耦合器36第四章 軟件設(shè)計(jì)394.1 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具394.2 部分程序的流程圖404.2.1 主程序流程圖404.2.2 ds18b20的溫度采樣程序

9、流程圖404.2.3 led顯示部分程序流程圖41總結(jié)體會(huì)43參考文獻(xiàn)44附 錄46附錄a：電路原理圖46附錄b：部分程序清單47致 謝62第一章 引 言1.1 前言中央空調(diào)房間的溫度控制過(guò)去一直依賴溫控電動(dòng)閥，電動(dòng)閥可與溫控器配套使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)供暖通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中冷熱水的開關(guān)控制。根據(jù)我們多年來(lái)對(duì)電動(dòng)閥使用情況的調(diào)查，真正能正常使用至設(shè)計(jì)壽命的電動(dòng)閥極少，大多數(shù)在13年內(nèi)就已失效，這是因?yàn)槲覈?guó)的工業(yè)水質(zhì)很多是含ca2+、mg2+、coo2-等離子濃度很高的硬水，在溫度變化的空調(diào)管道中極易結(jié)垢，造成電動(dòng)閥早期即失效損壞。另外，人們還常采用三速風(fēng)機(jī)盤管代替溫控電動(dòng)閥進(jìn)行調(diào)溫，它是通過(guò)手動(dòng)開關(guān)調(diào)整風(fēng)

10、機(jī)的風(fēng)速來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)溫，不能自動(dòng)控溫，這就不可避免的發(fā)生低負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)溫度超調(diào)而造成能源的浪費(fèi)。本文是以ds18b20為采集器、at89c51為處理器、空調(diào)機(jī)相應(yīng)電路為執(zhí)行器來(lái)完成設(shè)計(jì)任務(wù)提出的溫度控制要求。設(shè)計(jì)一個(gè)空調(diào)機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，首先通過(guò)溫度傳感器對(duì)空氣進(jìn)行溫度采集，將采集到的溫度信號(hào)傳輸給單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)的加熱或降溫系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行處理，從而模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況。1.2 空調(diào)的工作原理空調(diào)制熱、制冷主要是移動(dòng)熱量?？照{(diào)分為室內(nèi)和室外兩個(gè)部分，制熱時(shí)，將室外的熱量移到室內(nèi)；制冷時(shí)，將室內(nèi)的熱量移至室外。空調(diào)制

11、熱、制冷的原理，是利用氟利昂冷凝液化放熱，蒸發(fā)氣化吸熱的特性，以提高、降低室內(nèi)空氣的溫度。 空調(diào)制冷時(shí)，氣體氟利昂被壓縮機(jī)加壓，成為高溫高壓氣體，進(jìn)入室外機(jī)的換熱器（此時(shí)為冷凝器），冷凝液化放熱，成為液體，同時(shí)熱量向大氣釋放。液體氟利昂經(jīng)節(jié)流裝置減壓，進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的換熱器（此時(shí)為蒸發(fā)器），蒸發(fā)氣化吸熱，成為氣體，同時(shí)吸取室內(nèi)空氣的熱量，從而達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的。成為氣體的氟利昂再次進(jìn)入壓縮機(jī)開始下一個(gè)循環(huán)。圖1.1 空調(diào)制冷原理圖空調(diào)制熱時(shí)，氣體氟利昂被壓縮機(jī)加壓，成為高溫高壓氣體，進(jìn)入室內(nèi)機(jī)的換熱器（此時(shí)為冷凝器），冷凝液化放熱，成為液體，同時(shí)將室內(nèi)空氣加熱，從而達(dá)到提高室內(nèi)溫度的目的。液體

12、氟利昂經(jīng)節(jié)流裝置減壓，進(jìn)入室外機(jī)的換熱器（此時(shí)為蒸發(fā)器），蒸發(fā)氣化吸熱，成為氣體，同時(shí)吸取室外空氣的熱量（室外空氣變得更冷）。成為氣體的氟利昂再次進(jìn)入壓縮機(jī)開始下一個(gè)循環(huán)。圖1.2 空調(diào)制熱原理圖通過(guò)以上氟利昂的液化和氣化的過(guò)程，熱量在蒸發(fā)器處吸取，轉(zhuǎn)移到冷凝器處釋放，從而實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移，達(dá)到制熱、制冷的目的。1.3 空調(diào)的發(fā)展史在19世紀(jì)，美國(guó)的奧利維爾、約翰·戈里，法國(guó)的費(fèi)迪南，瑞士的拉烏爾·皮克泰和德國(guó)的卡爾·馮·林德等人先后發(fā)現(xiàn)了空氣壓縮制冷的原理，并發(fā)明了以乙醚、二氧化硫、氨等為制冷劑的冷凍機(jī)，用于制冰機(jī)和食品冷藏庫(kù)、冷藏船等，雖然當(dāng)時(shí)還沒(méi)人用

13、上述發(fā)明制造建筑物的空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，但已為空調(diào)器的誕生準(zhǔn)備了技術(shù)基礎(chǔ)。 1881年7月，美國(guó)總統(tǒng)菲爾德在華盛頓車站遇刺愛重傷，時(shí)值盛夏，悶熱難耐，病床上的總統(tǒng)生命垂危。醫(yī)生提出，只有降低室溫才能為總統(tǒng)實(shí)施手術(shù)，挽救他的生命，美國(guó)政府把研制室內(nèi)降溫設(shè)備任務(wù)交給了工程師謝多。謝多曾在礦山工作過(guò)，接觸過(guò)當(dāng)時(shí)應(yīng)用還不廣泛的制冷設(shè)備，了解空氣壓縮制冷的原理，于是他用工業(yè)制冷用的空氣壓縮機(jī)成功地使總統(tǒng)病房的溫度從37降到了25。雖然這還不是產(chǎn)品化的空調(diào)器，但人們一般認(rèn)為謝多是世界上第一臺(tái)空調(diào)器的發(fā)明者。 1902年，美國(guó)的發(fā)明家威利斯·開利在研究中發(fā)現(xiàn)，人體的冷熱感覺(jué)不僅與溫度有關(guān)，而且與空氣中的

14、濕度有密切關(guān)系。同樣的溫度，在濕度高時(shí)就感到熱，而濕度低時(shí)就感到?jīng)鏊?。用冰使空氣降溫，空氣中所含的水蒸氣因冷卻而呈飽和狀態(tài)，凝結(jié)成水，即使溫度又升高，也因空氣干燥而使身體感到?jīng)鏊?。同年，威利?#183;開利最先取得了 “空氣調(diào)節(jié)機(jī)”專利，并創(chuàng)辦了開利公司，開始制造調(diào)節(jié)溫度與濕度的空調(diào)設(shè)備。 20世紀(jì)初，建筑物內(nèi)裝置空氣調(diào)節(jié)設(shè)備還僅被認(rèn)為是在熱天里保持室內(nèi)涼爽的一種方法，隨著技術(shù)的改進(jìn)，空氣調(diào)節(jié)器已是維持空氣溫度、控制濕度，除去空氣中的灰塵、花粉及其它微粒以保持空氣流通的設(shè)備。中央空調(diào)系統(tǒng)可使100層辦公大樓變得涼爽或溫暖，小型空調(diào)器可使單個(gè)房間溫度宜人。 1.4 空調(diào)的發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)需求是決定

15、空調(diào)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ鶕?jù)目前的市場(chǎng)需求來(lái)看，在空調(diào)技術(shù)方面有兩大主流方向：一為變頻技術(shù)，一為健康技術(shù)。變頻空調(diào)是目前空調(diào)消費(fèi)的流行趨勢(shì)，它與一般空調(diào)相比，有著高性能運(yùn)轉(zhuǎn)、舒適靜音、節(jié)能環(huán)保、能耗低的顯著特點(diǎn)，它的出現(xiàn)改善了人們的生活質(zhì)量?！白冾l空調(diào)”采用了比較先進(jìn)的技術(shù)，啟動(dòng)時(shí)電壓較小，可在低電壓和低溫條件下啟動(dòng)，這對(duì)于某些地區(qū)由于電壓不穩(wěn)或冬天室外溫度較低而空調(diào)難以啟動(dòng)的情況，有一定的改善作用。由于實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)的無(wú)級(jí)變速，它也可以適應(yīng)更大面積的制熱要求。健康空調(diào)的發(fā)展歷史為：最早是吸污材料，90年代光觸媒、冷觸媒已經(jīng)逐漸被淘汰， 2000年后，除塵、除垢顯得很重要，2004 年進(jìn)入第三階段，

16、以殺菌、除菌為主導(dǎo)的健康空調(diào)技術(shù)替代原先技術(shù)，而成為市場(chǎng)主流，也使得市場(chǎng)上很多偽健康空調(diào)開始出現(xiàn)，各種健康技術(shù)也浮出水面，但技術(shù)水平差參不齊。這個(gè)時(shí)候，空調(diào)的光波技術(shù)橫空出世，成為健康空調(diào)的主流技術(shù)，但以光波技術(shù)為代表的企業(yè)并不多，只有格蘭仕獨(dú)樹光波健康技術(shù)大旗，光波技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間較短，市場(chǎng)聲音較小，但光波技術(shù)是目前市場(chǎng)上最為成熟的健康技術(shù)，也代表了行業(yè)的發(fā)展方向與趨勢(shì)。1.5 總結(jié)影響人的舒適與健康最為直接的因素就是建筑室內(nèi)環(huán)境。我們運(yùn)用中央空調(diào)技術(shù)創(chuàng)造了美好的建筑室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)卻使室外自然環(huán)境遭到破壞。cfc制冷劑正在破壞保護(hù)人類生存的大氣臭氧層，大量耗費(fèi)的能源正在使可供利用的自然資源

17、走向枯竭，大氣、水和土壤正在受到污染，就連夏季空調(diào)排出的熱也造成“熱島”現(xiàn)象，惡化了所處的城市環(huán)境。為了貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑與空調(diào)未來(lái)的發(fā)展必須堅(jiān)持“綠色建筑”和“綠色空調(diào)”的方向。所謂“綠色建筑”就是指能為建筑中的人提供健康、舒適、安全、方便的室內(nèi)環(huán)境，而又不損害周邊、區(qū)域乃至全球環(huán)境，充分開發(fā)利用可再生資源和高效利用自然資源的建筑，當(dāng)然符合這種條件的空調(diào)才能稱之為“綠色空調(diào)”?！熬G色空調(diào)”是中央空調(diào)發(fā)展的必然方向?！笆澜缇G色建筑委員會(huì)”已宣告成立，總部設(shè)在澳大利亞，為推動(dòng)全世界“綠色建筑”與“綠色空調(diào)”起了重大作用。中國(guó)的“綠色建筑”已在北京、深圳和哈爾濱等地展開。北京的“世界財(cái)富中心

18、”大廈的綠色建筑，已通過(guò)美國(guó)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，這將是在21世紀(jì)之處出現(xiàn)在中國(guó)大地上的最具影響力的“綠色建筑”與“綠色空調(diào)”。第二章 總體方案設(shè)計(jì)和選擇2.1 總體方案設(shè)計(jì)2.1.1 方案一選用at89c51單片機(jī)為中央處理器，通過(guò)溫度傳感器ds18b20對(duì)空氣進(jìn)行溫度采集，將采集到的溫度信號(hào)傳輸給單片機(jī)，由單片機(jī)控制顯示器，并比較采集溫度與設(shè)定溫度是否一致，然后驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)的加熱或降溫系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行處理，從而模擬實(shí)現(xiàn)空調(diào)溫度控制單元的工作情況。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，涉及到溫度檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)控制電路、顯示電路、鍵盤電路以及電源的設(shè)計(jì)等電路。其中單片機(jī)的控制程序是起到各個(gè)電路之間的相互協(xié)調(diào)，控制各個(gè)電路正常工

19、作的至關(guān)重要的作用。其方框圖如下：圖2.1 方案一框圖控制簡(jiǎn)單，思路清晰，各單元模塊的相互銜接較簡(jiǎn)單，同時(shí)成本低廉，用的各種器件都是常用器件，更具有使用性。2.1.2 方案二該方案是以空調(diào)專用單片機(jī)upd75028gc為核心部件，該單片機(jī)除了含有寫入空調(diào)器專用程序外，還包含有opv單片機(jī)處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、定時(shí)計(jì)數(shù)器及輸入接口等電路。該程序可對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和比較，根據(jù)運(yùn)算和比較的結(jié)果，對(duì)室外風(fēng)機(jī)、室外壓縮機(jī)、定時(shí)、制冷、制熱、抽濕等功能進(jìn)行控制。室內(nèi)機(jī)的控制電路主要有電壓電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、接受電路、發(fā)送電路、步進(jìn)電機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、顯示電路、按鍵電路和溫度監(jiān)測(cè)電路等組成。

20、由于方案采用了專門的單片機(jī)，所以設(shè)計(jì)中的所需要的程序提前燒制進(jìn)了upd75028gc，一切電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)各端口的分配就必須和單片機(jī)中的程序相對(duì)應(yīng)。其方框圖如下：圖2.2 方案二框圖該方案設(shè)計(jì)專業(yè)性高，特別是專用控制芯片upd75028gc更是可以用作變頻綠色節(jié)能空調(diào)的主控芯片，空調(diào)具有節(jié)能、噪音低等一系列優(yōu)點(diǎn)。但由于芯片專業(yè)程度高，價(jià)格昂貴，通常使用于高價(jià)位空調(diào)的的中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.1.3 方案三該方案采用的是at89c51單片機(jī)為核心控制器件，用它來(lái)處理各個(gè)單元電路的工作以及檢測(cè)其運(yùn)行情況。本方案中采用的是ad590溫度傳感器，通過(guò)溫度采集電路采集相關(guān)溫度數(shù)值，再由adc0809組成

21、的a/d轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終得到數(shù)字信號(hào)，將其直接傳輸給單片機(jī)，然后由單片機(jī)根據(jù)內(nèi)部程序判斷，執(zhí)行相關(guān)控制程序，驅(qū)動(dòng)各單元電路的工作。其方框圖如下:圖2.3 方案三框圖該方案容易控制，系統(tǒng)原理比較簡(jiǎn)單，電路可靠。但其中的溫度測(cè)量電路、譯碼電路復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤差和由電路復(fù)雜而導(dǎo)致的設(shè)備使用壽命低等一系列問(wèn)題。2.2 總體方案選擇及實(shí)現(xiàn)方案選擇：選擇方案一。控制簡(jiǎn)單，思路清晰，各單元模塊的相互連接較簡(jiǎn)單，同時(shí)成本低廉，用到的各種器件都是常用器件，更具有使用性。具體的實(shí)現(xiàn)方案：用按鍵輸入標(biāo)準(zhǔn)溫度值，用led實(shí)時(shí)顯示環(huán)境空氣溫度，用驅(qū)動(dòng)電路控制壓縮機(jī)完成加熱和制冷調(diào)節(jié)，用單片機(jī)語(yǔ)言完成軟件編程。第三

22、章 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件各單元方案設(shè)計(jì)與選擇3.1.1 溫度傳感部分要求對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)該考慮用熱電阻傳感器。按照熱電阻的性質(zhì)可以分為半導(dǎo)體熱電阻和金屬熱電阻兩大類，前者通常稱為熱敏電阻，后者稱為熱電阻。半導(dǎo)體熱敏電阻是利用某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的升高而減小（或升高）的特性制成的，大多數(shù)的半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的特點(diǎn)是：在工作溫度范圍內(nèi)電阻阻值隨溫度的升高而降低?？蓾M足4090測(cè)量范圍，具有靈敏度高，電阻值高，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，化學(xué)穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；但其互換性較差，而且線性度也很差，不能直接用于a/d轉(zhuǎn)換，應(yīng)該用硬件或軟

23、件對(duì)其進(jìn)行線性化補(bǔ)償。金屬熱電阻中屬鉑電阻和銅電阻最為常用，這里以鉑電阻pt1000為例。鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線性較好，在0100時(shí)，最大非線性偏差小于0.5。鉑熱電阻與溫度的關(guān)系是，rt=r0(1+at+bt×t)；其中rt是溫度為t攝氏度時(shí)的電阻，r0是溫度為0攝氏度時(shí)的電阻，t為任意溫度值，a、b為溫度系數(shù)。但其電阻與溫度為非線性關(guān)系，且成本太貴，不適合做普通設(shè)計(jì)。集成溫度傳感器是利用晶體管的pn結(jié)的電流電壓特性與溫度的關(guān)系，把敏感元件、放大電路和補(bǔ)償電路等部分集成化，并把它們封裝在同一殼體里的一種一體化溫度檢測(cè)元件。

24、它除了與半導(dǎo)體熱敏電阻一樣有體積小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)外，還具有線性好、性能高、價(jià)格低等特點(diǎn)， 如ds18b20智能溫度控制器。單線數(shù)字溫度傳感器ds18b20簡(jiǎn)介：新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、數(shù)字化。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。ds18b20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，測(cè)溫范圍為 -55+125，現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于各種環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。ds18b20可以程序設(shè)定912位的分辨率，設(shè)定的報(bào)

25、警溫度存儲(chǔ)在 eeprom中，掉電后依然保存。ds18b20使電壓特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)，并且應(yīng)用電路電但便于設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中我采用的是集成溫度傳感器ds18b20，其電路簡(jiǎn)單可靠，不需要a/d轉(zhuǎn)換，直接可以與單片機(jī)相連。3.1.2 數(shù)字顯示部分通常的led顯示器有7段或8段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極led顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極led顯示器的工作原理也一樣。led顯示器有兩種顯示方式：靜態(tài)顯示方式：在這種方式下，各

26、位led顯示器的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或電源正），每位的段選線分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連，各個(gè)led的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止，正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。若用i/o口接口，這需要占用n×8位i/o口（led顯示器的個(gè)數(shù)為n）。這樣的話，如果顯示器的個(gè)數(shù)較多，那使用的i/o接口就更多，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示方式：當(dāng)多位led顯示時(shí)，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位i/o口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的i/o口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。

27、其中段選線占用一個(gè)8位i/o口，而位選線占用n個(gè)i/o口（n為led顯示器的個(gè)數(shù)）。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，因此，同一時(shí)刻，如果各位選線都處于選通狀態(tài)的話，那led顯示器將顯示相同的字符。若要各位led能顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段碼。這種顯示方式占用的i/o口個(gè)數(shù)為8+n（n為led顯示器的個(gè)數(shù)），相對(duì)靜態(tài)顯示少了很多，但需要占用大量的cpu資源，當(dāng)cpu處理別的事情時(shí)，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的情況。為了節(jié)約硬件資源，降低電

28、路板的成本，本人采用的是節(jié)約硬件資源的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。3.1.3 加熱降溫驅(qū)動(dòng)控制電路采用開關(guān)量控制，如繼電器、雙向可控硅、光耦等，控溫快速，但是雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路比較麻煩，調(diào)試也麻煩，若用現(xiàn)成的固態(tài)繼電器價(jià)格十分昂貴。用繼電器時(shí)要注意其電感的反向電動(dòng)勢(shì)，和開關(guān)觸點(diǎn)對(duì)電源的影響，以及開關(guān)脈沖對(duì)整個(gè)電路的影響等，應(yīng)該加入必要的防止干擾的措施。1、采用單向晶閘管，這是一種大功率半導(dǎo)體器件，它既有單向?qū)щ姷恼髯饔?，又有可以控制的開關(guān)作用。利用它可以用較小的功率控制較大功率，在交、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)等方面均獲得了廣泛的應(yīng)用。這種晶閘管與二極管不同的是，當(dāng)其兩端加上正

29、向電壓而控制極不加電壓時(shí)，晶閘管并不導(dǎo)通，其正向電流很小，處于正向阻斷狀態(tài)；當(dāng)其兩端加上正向電壓、且控制極上（與陰極間）也加上一正向電壓時(shí)，晶閘管便進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，這時(shí)管壓降很小（1v左右）。這時(shí)即使控制電壓消失，仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以控制電壓沒(méi)有必要一直存在，通常采用脈沖形式，以降低觸發(fā)功耗。它不具有自關(guān)斷能力，要切斷負(fù)載電流，只有使陽(yáng)極電流減小到維持電流以下，或加上反向電壓實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。若在交流回路中應(yīng)用，當(dāng)電流過(guò)零和進(jìn)入負(fù)半周時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷，為了使其再次導(dǎo)通，必須重加控制信號(hào)。2、采用光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路，這種器件是一種單片機(jī)輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸

30、入部分是一個(gè)砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在5ma15ma正向電流作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一個(gè)硅光敏雙向可控硅，在紅外線的作用下可雙向道通。光電耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號(hào)隔離傳送。一方面光耦合器可以起到隔離兩個(gè)系統(tǒng)地線的作用，使兩個(gè)系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響；另一方面，光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，可以形成電流環(huán)路的傳送形式。由于電流環(huán)電路是低阻抗電路，對(duì)噪音的敏感度低，因此提高通訊系統(tǒng)的抗干擾能力，常用于有噪音干擾的環(huán)境里傳輸信號(hào)。達(dá)到同樣的加熱效果，開關(guān)量控制容易，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力強(qiáng)。所以我采用的是光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路

31、。3.1.4 鍵盤輸入部分常用的鍵盤接口分為獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。獨(dú)立式按鍵接口是各種按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。獨(dú)立式按鍵電路按鍵直接與單片機(jī)的i/o口線相接，通過(guò)讀i/o口，判定各i/o口線的電平狀態(tài)，即可識(shí)別出按下的鍵盤。4×4矩陣鍵盤接口方式適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，它有行線和列

32、線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。矩陣鍵盤的工作原理是按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)上，行、列線分別連接在按鍵開關(guān)的兩端。行線通過(guò)上拉電阻接到+5v上。平時(shí)無(wú)按鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此電平相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。這是識(shí)別矩陣鍵盤是否被按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平，因此，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來(lái)并做適當(dāng)處理，才能決定閉合鍵位置。對(duì)于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號(hào)和列號(hào)唯一決定，所以分別對(duì)行號(hào)和列號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩

33、值合成一個(gè)字節(jié)，高4位是行號(hào)，低4位是列號(hào)。但這種編碼對(duì)于不同行的鍵，離散性大，并且編碼的復(fù)雜度與鍵盤的個(gè)數(shù)成正比，因此不適合用在輸入量小的設(shè)計(jì)中。本設(shè)計(jì)的按鍵需求較多，所以我采用的是矩陣式鍵盤接口方式，該方案可以減少單片機(jī)的i/o口使用，節(jié)約資源。 3.2 單元電路設(shè)計(jì)3.2.1 溫度采集電路本設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)主要是數(shù)字溫度傳感器ds18b20，如圖3.1所示。本設(shè)計(jì)以ds18b20為傳感器，at89c51單片機(jī)為控制核心組成的溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)，在圖3-1中，ds18b20的供電方式為外部電源，其i/o數(shù)據(jù)線與p3.4相連。在ds18b20接入系統(tǒng)之前，應(yīng)分別從激光rom中讀出其序號(hào)，然后

34、分別賦予在系統(tǒng)中的編號(hào)1n。該系統(tǒng)需要用鍵盤來(lái)設(shè)置溫度報(bào)警的門限值，并用七段led顯示器顯示ds18b20的編號(hào)和測(cè)量的溫度值。 圖3.1 溫度采集電路溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如圖3.1所示，采用外接電源供電方式。為保證在有效的ds18b20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，我們用一個(gè)電阻r30和89c51的一個(gè)i/o口（p3.4）來(lái)完成對(duì)ds18b20總線的上拉。當(dāng)ds18b20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度a/d變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10s。采用外接電源供電方式時(shí)vcc接外部電源，gnd接地，i/o與單片機(jī)的i/o線相連。在本設(shè)計(jì)中，我采用的是單個(gè)ds18b20測(cè)室內(nèi)溫度，并把它直

35、接與單片機(jī)的i/o口相連，將測(cè)得的溫度值送入cpu與鍵盤輸入的設(shè)定值進(jìn)行比較，然后通過(guò)cpu來(lái)控制負(fù)載電路的工作。一般來(lái)說(shuō)cpu 對(duì)ds18b20的訪問(wèn)流程是：先對(duì)ds18b20初始化，再進(jìn)行rom操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)操作。ds18b20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議，如主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)ds18b20的通信協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) ds18b20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對(duì)ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。3.2.2 led顯示電路led電路采用4只共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動(dòng)態(tài)掃描

36、和靜態(tài)掃描，兩種都可以實(shí)現(xiàn)顯示功能，但由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計(jì)算，本人采用節(jié)約硬件資源的動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。p2口的p2.0至p2.3接限流電阻作為段選控制，p2口的p2.4至p2.7經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)后作為位選控制，在10ms定時(shí)中斷服務(wù)程序中分別對(duì)顯示的各位進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示。led分別對(duì)室內(nèi)溫度和時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，其相互顯示間隔設(shè)定為1分鐘，即顯示溫度時(shí)第一、二位為十位、個(gè)位，第三、四位為小數(shù)位;而顯示時(shí)間時(shí)第一、二位為小時(shí)，第三、四位為分鐘，顯示數(shù)據(jù)由cd4511譯碼器輸出。 由4個(gè)共陰極的數(shù)碼管組成溫度和時(shí)間交替顯示。p2口的四條數(shù)據(jù)線p2.0至p2.3分別與cd

37、4511譯碼器的abcd口相接，p2口的p2.4至p2.7分別通過(guò)電阻r6至r9與q1至q4的基極相連接。這樣通過(guò)p2口送出一個(gè)存儲(chǔ)單元的高位，低位bcd顯示代碼，通過(guò)p2口另幾位送出掃描選通代碼輪流點(diǎn)亮led1至led4，就會(huì)將要顯示的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管中顯示出來(lái)。圖3.2 led顯示電路所謂led靜態(tài)驅(qū)動(dòng)：是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如bcd碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；其點(diǎn)亮和關(guān)閉由該i/o口來(lái)對(duì)其控制，互不干涉，對(duì)i/o驅(qū)動(dòng)能力弱的mcu，必須增加外部驅(qū)動(dòng)芯片或三極管等器件。此種設(shè)計(jì)一般應(yīng)用在單個(gè)led的驅(qū)動(dòng)或led數(shù)量較少，且所選的mcui/o口

38、比較充裕的情況下。由于每一個(gè)led均由獨(dú)立的i/o口控制，因此優(yōu)點(diǎn)是軟件編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用i/o端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根i/o端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) at89c51單片機(jī)可用的i/o端口才32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。led的動(dòng)態(tài)顯示方式: 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有

39、數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的公共極，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，卻能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。 由于所有的 led模塊共用了驅(qū)動(dòng)端，因此led的驅(qū)動(dòng)不再像

40、靜態(tài)法一樣為每個(gè)led所獨(dú)享，因此其驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法也與靜態(tài)法完全不同，需要采用分時(shí)掃描方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有l(wèi)ed的顯示驅(qū)動(dòng)，其原理如下：a.將a0設(shè)置為高電平，也即允許第一組led顯示，同時(shí)將a2,a3,a4設(shè)置為低電平，也即關(guān)閉該陰極所對(duì)應(yīng)的led組顯示；b.在p2口輸出a0組對(duì)應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)，如字符點(diǎn)陣數(shù)據(jù)、7段碼對(duì)應(yīng)的數(shù)字的數(shù)據(jù)等，該數(shù)據(jù)可以通過(guò)rom表的形式預(yù)先定義；c.保持一定的時(shí)間t，該時(shí)間即為所設(shè)定的定時(shí)器的中斷時(shí)間；d.將a0口設(shè)置為低電平，關(guān)閉a0組的led顯示；e.將a1設(shè)置為高電平，其他幾個(gè)設(shè)置為低電平，開啟a1組對(duì)應(yīng)的led顯示；f.在p0口輸出a1組對(duì)應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)；g.重復(fù)

41、以上步驟，直到所有組被掃描一遍，然后又從a0組開始下一個(gè)循環(huán)，如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)所有l(wèi)ed的動(dòng)態(tài)顯示。該方法的原理利用了人眼對(duì)物體的視覺(jué)延遲來(lái)達(dá)到所有l(wèi)ed的同時(shí)顯示，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在同一個(gè)時(shí)刻，只有一組led處于顯示狀態(tài)，而其他led處于關(guān)閉狀態(tài)。理論上，若兩次顯示之間的時(shí)間間隔小于32ms時(shí)，人眼既無(wú)法分辨，因此，為了達(dá)到此要求，led的掃描頻率一般可以按照下式計(jì)算得出:f=32*n。式中，f為掃描的頻率，對(duì)應(yīng)為定時(shí)器的時(shí)間（t=1/ f）；32則是由32ms換算而來(lái)，32ms對(duì)應(yīng)的頻率剛好為32hz；n則時(shí)總的led的組數(shù)（此例中n=4）。根據(jù)此式算出的掃描頻率f實(shí)際是led驅(qū)動(dòng)掃描的最小

42、頻率，若低于此頻率，則有可能導(dǎo)致led的閃爍； f也不可能越高越好，掃描的頻率太高，每組led的點(diǎn)亮?xí)r間就越短，因此有可能導(dǎo)致led的亮度不夠或顯示效果不理想等一些問(wèn)題。當(dāng)然提高led的驅(qū)動(dòng)電壓也可以補(bǔ)償由此造成的亮度不夠的問(wèn)題。數(shù)據(jù)與代碼轉(zhuǎn)換。由前述可知，p2口的p2.0至p2.3輸出段選碼，p2口的p2.4至p2.7輸出位選碼，led就會(huì)顯示出數(shù)字來(lái)。但p2口輸出的數(shù)據(jù)是bcd碼，各存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制，也就是和要顯示出的字符表達(dá)的含義是不一致的?？梢姡瑢⒁@示的存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)直接送到p2口去驅(qū)動(dòng)led數(shù)碼管顯示是不能正確表達(dá)的，必須在系統(tǒng)內(nèi)部將要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)bcd碼轉(zhuǎn)換后，將各個(gè)

43、單元數(shù)據(jù)的段選代碼送入p2口，給cd4511譯碼后去驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。具體轉(zhuǎn)換過(guò)程如下：我們先將要顯示的數(shù)據(jù)裝入累加器a中，再將a中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高低兩位的bcd碼，再放回a中，然后將a中的值輸出。如：有一個(gè)單元存儲(chǔ)了45這樣一位數(shù)，則需轉(zhuǎn)換成四位bcd碼(0100) (1001)然后放入a中，a中bcd碼，高四位代表4，低四位代表5，同時(shí)送給兩個(gè)譯碼器中，譯碼后45字就在兩個(gè)led中顯示出來(lái)。3.2.3 驅(qū)動(dòng)控制電路圖3.3 驅(qū)動(dòng)控制電路在空調(diào)器電控中，主芯片將各種輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算后，控制其他電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，完成空調(diào)的預(yù)定功能。而驅(qū)動(dòng)電路是將主芯片輸出的信號(hào)進(jìn)行功率放大，控制負(fù)載工作，一般驅(qū)動(dòng)

44、電路包括功率放大器、繼電器及相關(guān)元件組成的末級(jí)推動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)中，我采用了光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器，光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器是一種單片機(jī)輸出與雙向可控硅之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分為砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在5ma15ma正向電流作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光，觸發(fā)輸出部分；輸出部分是一個(gè)硅光敏雙向可控硅，在紅外線的作用下可雙向?qū)?。光電耦合器也常用于較遠(yuǎn)距離的信號(hào)隔離傳送。一方面光電耦合器可以起到隔離兩個(gè)系統(tǒng)地線的作用，使兩個(gè)系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地電位不同所產(chǎn)生的影響；另一方面，光電耦合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，可以形成電流環(huán)路的傳遞形式。單片機(jī)發(fā)出信號(hào)經(jīng)過(guò)功率

45、放大器ic9（7407）將信號(hào)傳遞給光耦合雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器，然后通過(guò)它的開斷來(lái)控制繼電器工作，從而達(dá)到控制負(fù)載電路的目的，實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)的制熱或制冷效果。3.2.4 鍵盤設(shè)置電路鍵盤是人與微機(jī)打交道的主要設(shè)備，按鍵的讀取容易引起誤動(dòng)作?？刹捎密浖ザ秳?dòng)的方法處理，軟件的觸點(diǎn)在閉合和斷開的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平不穩(wěn)定，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯(cuò)誤或重復(fù)執(zhí)行，在這里采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開抖動(dòng)，延時(shí)時(shí)間20ms。按下某鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的功能鍵釋放得到執(zhí)行，如操作者沒(méi)釋放按鍵，則對(duì)應(yīng)的功能會(huì)反復(fù)執(zhí)行，好像連續(xù)執(zhí)行，在這里我們采用軟件延時(shí)250ms，當(dāng)按鍵釋放則執(zhí)行下一條對(duì)應(yīng)程序。按鍵電

46、路由九個(gè)微動(dòng)按鍵組成，分別由p0口的p0.2至p0.7控制，通過(guò)按鍵可以進(jìn)行空調(diào)溫度、風(fēng)速、時(shí)間的調(diào)節(jié)，可以對(duì)空調(diào)的顯示內(nèi)容進(jìn)行設(shè)定和對(duì)空調(diào)原始設(shè)定進(jìn)行修改。本鍵盤設(shè)計(jì)中只簡(jiǎn)單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如鍵的識(shí)別、決定按鍵的讀數(shù)等僅靠軟件來(lái)完成，故硬件較為簡(jiǎn)單，但占cpu時(shí)間較多。鍵盤的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù)：1.監(jiān)視有無(wú)按鍵按下：按鍵的閉合與否，反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確定按鍵按下與否。2.判斷是哪個(gè)按鍵按下。3.完成按鍵處理。單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是cpu的工作內(nèi)容之一。cpu忙于各項(xiàng)任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的

47、工作方式。而鍵盤的工作方式則根據(jù)儀表系統(tǒng)中cpu任務(wù)的份量來(lái)確定。鍵盤的工作方式選取的原則是：既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵的操作，又不過(guò)多地占用cpu的工作時(shí)間。按鍵的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時(shí)掃描方式），中斷掃描方式。矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成。按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上節(jié)約i/o口。矩陣鍵盤工作原理：行線通過(guò)上拉電阻接到+5v上，無(wú)按鍵按下，行線處于高電平狀態(tài)；有按鍵按下，行線電平狀態(tài)由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定，列線電平為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。圖3.4為按鍵電路。圖3.4 按鍵電路3.2.5 電源電路本設(shè)計(jì)所用的電源電壓為220v，首

48、先交流電經(jīng)過(guò)變壓器降壓為9v的交流電，通過(guò)橋式整流，e1,c1濾波，輸出+5v左右的直流電壓，然后再經(jīng)過(guò)集成三端穩(wěn)壓器ic2（17805），e2,c2濾波，輸出直流5v，給溫度檢測(cè)電路、時(shí)鐘電路、顯示電路、復(fù)位電路等提供工作電壓。其直流穩(wěn)壓電源的組成框圖如下：圖3.5 直流穩(wěn)壓電源的組成框圖1.電源變壓器：將220v,50hz的交流電壓轉(zhuǎn)換成5v直流電壓。2.濾波電路：利用電感和電容的阻抗特性，將整流后的單向脈動(dòng)電流中的交流分量濾去，使單向脈動(dòng)電流變換成平滑的直流電。3.穩(wěn)壓電路：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)會(huì)導(dǎo)致負(fù)載上得到的直流電不穩(wěn)定，影響電子設(shè)備的性能，用穩(wěn)壓管，即采用一些負(fù)反饋方式的穩(wěn)壓

49、電路，使之自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定因素，從而得到穩(wěn)定電壓。供電部分輸入220v、50hz的交流電，輸出電壓+5v，供給整個(gè)電路電源，電流最大為400ma； lm17812和lm17805負(fù)載重，功率大，加裝了散熱片。本設(shè)計(jì)的電源電路設(shè)計(jì)圖如下：圖3.6 電源電路3.2.6 外部晶振電路 外部晶振電路由2個(gè)33pf的電容和一個(gè)12mhz的晶體振蕩器構(gòu)成。片內(nèi)電路與片外器件構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，cpu的所有操作均在時(shí)鐘脈沖下同步進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般在1.2mhz12mhz之間選取，c5,c6是反饋電容，起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，其值在5pf33pf之間選取，典型值為33pf

50、。本電路選用的電容為33pf，晶振頻率為12mhz。在引腳xtal1和xtal2外接晶體振蕩器，就構(gòu)成了內(nèi)部震蕩方式，內(nèi)部震蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部震蕩方式的外部電路如圖3.7所示：圖3.7 晶振電路外部振蕩信號(hào)由x2引入，x1和x2：片內(nèi)振蕩電路輸入、輸出引腳，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振蕩又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非

51、常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率，即用來(lái)連接89c51片內(nèi)osc的定時(shí)反饋回路。石英晶振起振后要能在x2線上輸出一個(gè)3v左右的正弦波，以便使mcs-51片內(nèi)的osc電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常osc的輸出時(shí)鐘頻率fosc為0.5mhz16 mhz，典型值為12 mhz或者11.0592 mhz。電容c5，c6可以幫助起振，典型值為33 pf，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fosc的目的。3.3 元器件的選擇3.3.1 at89c51簡(jiǎn)介at89c51美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos8

52、位單片機(jī)，片內(nèi)帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（eprom）和 128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram), 兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元。at89c51提供4k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o端口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,5個(gè)向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，2個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)at89c51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止cpu的工作，但允許ram、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件

53、工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位. 1 圖3.8 at89c51的管腳圖設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用at89c51型，它是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能cmos 8位微處理器，該器件存儲(chǔ)器制造技術(shù)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微 控制器。at89c單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1.主要特性：·與mcs-51 兼容 ·4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0hz-

54、24hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128×8位內(nèi)部ram·32個(gè)可編程i/o線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2.管腳說(shuō)明：vcc：供電電壓。    gnd：接地。    p0口：作為i/o引腳使用時(shí)，p0口是漏級(jí)開路雙向口，向p0口鎖存器寫入1時(shí)，i/o引腳將懸空，是高阻輸入引腳；在讀寫外部存儲(chǔ)器時(shí)，p0口作低8位地址/數(shù)據(jù)總線。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)

55、行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。    p1口：內(nèi)部帶有弱上拉的準(zhǔn)雙向i/o口，作輸入引腳使用前，先向 p1口鎖存器寫入1，使p1口引腳被上拉至高電平。p1.0、p1.1引腳除了可作為一般i/o引腳使用外，還具有第二輸入/輸出功能：t2（p1.0）定時(shí)器t2的計(jì)數(shù)輸入端或定時(shí)器t2的時(shí)鐘輸出端。t2ex（p1.1）定時(shí)器t2的外部觸發(fā)輸入端。    p2口：內(nèi)部帶有弱上拉的準(zhǔn)雙向i/o口，作輸入引腳使用前，先向 p2口鎖存器寫入1，使p2口引腳被上拉至高電平。在讀/寫外部存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出高8位地址信號(hào)a15a8。p3口：內(nèi)部

56、帶有弱上拉的準(zhǔn)雙向i/o口，作輸入引腳使用前，先向 p2口鎖存器寫入1，使p2口引腳被上拉至高電平。 p3口除了可作為一般i/o引腳使用外，還具有第二輸入/輸出功能： rxd（p3.0）串行數(shù)據(jù)接收（輸入）端  txd（p3.1）串行數(shù)據(jù)發(fā)送（輸出）端 /int0（p3.2）外中斷0輸入端 /int1（p3.3）外中斷1輸入端  t0（p3.4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0的外部輸入端 t1（p3.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器t1的外部輸入端 /wr（p3.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)，低電平有效  /rd（p3.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效    rst

57、：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。 ale：低8位地址鎖存信號(hào)。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用ale下降沿鎖存從p0口輸出的低8位地址信息a7a0，以便隨后將p0口作為數(shù)據(jù)總線使用。在正常情況下ale輸出信號(hào)恒定為1/6振蕩頻率，并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。注意：每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)一個(gè)ale脈沖將被忽略，ale可以通過(guò)置位sfr的auxlilary.0位禁止ale輸出，這樣，ale只在執(zhí)行movx指令時(shí)才被激活。psen：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期/psen信號(hào)被激活兩次。只有執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令時(shí)，/psen才有效，而執(zhí)行其他操作時(shí)/psen

58、無(wú)效。ea/vpp：外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，低電平有效。在復(fù)位期間cpu檢測(cè)并鎖存/ea/vpp引腳電平狀態(tài)，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器pc超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部程序存儲(chǔ)器中取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲(chǔ)器中取指令。 xtal1：片內(nèi)晶振電路反向放大器輸入端，接cpu內(nèi)部時(shí)鐘電路。     xtal2：片內(nèi)晶振電路反向放大器輸出端。3.振蕩器特性:     xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。由于輸入至內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4.芯片擦除：整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ale管腳處于低電平10ms